PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Load balancing in parallel implementation of vascular network modeling

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Mechanizm zrównoważenia obciążenia w równoległej implementacji rozwoju sieci naczyń krwionośnych
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
In this paper, load balancing mechanisms in a parallel algorithm of vascular network development are investigated. The main attention is focused on the perfusion process (connection of new cells to vascular trees) as it is the most time demanding part of the vascular algorithm. We propose several techniques that aim at balancing load among processors, decreasing their idle time and reducing the communication overhead. The core solution is based on the centralized dynamic load balancing approach. The model behaviors are analyzed and a tradeoff between the different mechanisms is found. The proposed mechanisms are implemented on a computing cluster with the use of the message passing interface (MPI) standard. The experimental results show that the introduced improvements provide a more efficient solution and consequently further accelerate the simulation process.
PL
W artykule rozważane są mechanizmy zrównoważające obciążenie w równoległym algorytmie rozwoju sieci naczyń krwionośnych. Główną uwagę zwrócono na proces perfuzji (podłączanie nowych komórek do drzew krwionośnych) jako, że proces ten jest najbardziej czasochłonnym fragmentem rozpatrywanego algorytmu. Zaproponowane przez autorów rozwiązania mają na celu zrównoważenie obciążenia pomiędzy procesorami, skrócenie ich czasu bezczynności oraz zredukowanie narzutu komunikacyjnego. Jądro rozwiązania jest oparte na scentralizowanym dynamicznym podejściu równoważenia obciążenia. Zachowania modelu zostały przeanalizowane i kompromis pomiędzy różnymi technikami został zaproponowany. Przedstawione mechanizmy zostały zaimplementowane na klastrze obliczeniowym przy wykorzystaniu standardu MPI. Otrzymane rezultaty jednoznacznie pokazuja˛ iż wprowadzone usprawnienia zapewniają bardziej efektywne rozwiązanie co w konsekwencji pozwala na jeszcze większe przyśpieszenie procesu symulacji.
Rocznik
Tom
Strony
41--61
Opis fizyczny
Bibliogr. 26 poz., rys., wykr.
Twórcy
autor
  • Politechnika Białostocka. Wydział Informatyki, Białystok
Bibliografia
  • [1] Wilkinson, B., Allen, M.: Parallel Programming, Techniques and Applications Using Networked Workstation and Parallel Computers, Second Edition, Prentice Hall, 2005.
  • [2] Scott, L.R., Clark, T., Bagheri, B.: Scientific Parallel Computing, Princeton University Press, 2005.
  • [3] Maton, A.: Human Biology and Health, Third Edition, Pearson Prentice Hall, 1997.
  • [4] Zeigler, B.P., Praehofer, H., Kim, T.G.: Theory of Modeling and Simulation, Academic Press, 2000.
  • [5] Grama, A., Karypis, G., Kumar, V., Gupta, A.: Introduction to Parallel Computing, Addison-Wesley, 2003.
  • [6] Shirazi, B.A., Kavi, K.M., Hurson, A.R.: Scheduling and Load Balancing in Parallel and Distributed Systems, IEEE Computer Society Press, 1995.
  • [7] Bokhari, S. H.: On the mapping problem, IEEE Trans. Comput. 30(3), 1981, pp. 207-214.
  • [8] Kirkpatrick, S., Gelatt Jr., C.D., Vecchi, M.P.: Optimization by simulated annealing, Science 220, 1983, pp. 671-680.
  • [9] Lee, S.Y., Lee, K.G.: Synchronous and asynchronous parallel simulated annealing with multiple markov chains, IEEE Trans. Parallel and Distributed Systems 7, 1996, pp. 993-1008. 59
  • [10] Mani, V., Suresh, S., Kim,H.J.: Real-coded genetic algorithms for optimal static load balancing in distributed computing system with communication delays, Lecture Notes in Computer Science 3483, 2005, pp. 269-279.
  • [11] Osman, A., Ammar, H.: Dynamic load balancing strategies for parallel computers, Scientific Annals of Computer Science Journal of Cuza University 11, 2002, pp. 110-120.
  • [12] Kretowski, M., Rolland, Y., Bezy-Wendling, J., Coatrieux J.-L.: Physiologically based modeling for medical image analysis: application to 3D vascular networks and CT scan angiography. IEEE Trans. on Medical Imaging 22(2), 2003, pp. 248-257.
  • [13] Kretowski, M., Bezy-Wendling, J., Coupe, P.: Simulation of biphasic CT findings in hepatic cellular carcinoma by a two-level physiological model, IEEE Trans. Biomed. Eng. 54(3), 2007, pp. 538-542.
  • [14] Mescam, M., Kretowski, M., Bezy-Wendling, J.: Multiscale model of liver DCE-MRI towards a better understanding of tumor complexity, IEEE Trans. On Medical Imaging 29(3), 2010, pp. 699-707.
  • [15] Jurczuk, K., Kretowski M.: Parallel implementation of vascular network modeling, Lecture Notes in Computer Science 5101, 2008, pp. 679-688.
  • [16] Jurczuk, K., Kretowski M., Bezy-Wendling J.: Vascular network modeling – improved parallel implementation on computing cluster, Lecture Notes in Computer Science 6067, 2010, pp. 289-298.
  • [17] Pacheco, P.: Parallel Programming with MPI, Morgan Kaufmann Publishers, 1997.
  • [18] Mescam, M., Eliat, P.A., Fauvel, C., De Certaines, J.D., Bezy-Wendling, J.: A physiologically-based pharmacokinetic model of vascular-extravascular exchanges during liver carcinogenesis: Application to MRI contrast agents, Contrast Media Molecular Imag. 2(5), 2007, pp. 215–228.
  • [19] Sherlock, S., Dooley, J.: Diseases of the Liver and Biliary System, Blackwell Science, 2002.
  • [20] Zamir, M., Chee, H.: Branching characteristics of human coronary arteries, Can. J. Physiol. Pharmacol. 64, 1986, pp. 661-668.
  • [21] Kamiya, A., Togawa, T.: Optimal branching structure of the vascular trees, Bulletin of Mathematical Biophysics 34, 1972, pp. 431-438.
  • [22] Goss, R.J.: The strategy of growth in Control of Cellular Growth in Adult Organisms, Teir, H., Tapio R., Eds. Academic Press, 1967, pp. 3-27.
  • [23] Press, W.H., Teukolsky, S.A., Vetterling, W.T., Flannery, B.P.: Numerical recipes in C. The art of scientific computing, Cambridge University Press, 1992.
  • [24] Kretowski, M., Rolland, Y., Bezy-Wendling, J., Coatrieux, J.-L.: Fast 3D modeling of vascular trees, Computer Methods and Programs in Biomedicine 70(2), 2003, pp. 129-136.
  • [25] MVAPICH: MPI over InfiniBand and iWARP, http://mvapich.cse.ohio-state.edu/
  • [26] Shende, S., Malony, A.D.: The TAU parallel performance system, International Journal of High Performance Computing Applications 20(2), 2006, pp. 287- 311.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPB1-0047-0017
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.